Расчет Г-образного фильтра

двухполупериодный выпрямитель емкостный фильтр

Ни с шунтирующей нагрузку емкостью, не с последовательно включенной индуктивностью не удается получить достаточно малой величины коэффициента пульсации, необходимой при питании выпрямительным напряжением большинства радиоэлектронных устройств.

Поэтому очень часто применяют комбинированные фильтры, состоящие из индуктивности и емкости, соединённых в Г-образные фильтры.

Схема Г-образного звена, или одно звеньевого фильтра с индуктивностью на входе, приведена на рис. 3.

Рисунок 3 - Схема однозвеньевого LC-фильтра.

Индуктивность уменьшает амплитуды переменных составляющих тока в нагрузке, а емкость шунтирует нагрузку по переменным составляющим. В результате их совместного действия пульсации оказываются значительно меньше той величины, которую можно получить при раздельном использовании емкости или индуктивности.

Так как емкостный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание выпрямленного напряжения при малых нагрузках, а индуктивный фильтр при больших, их совместное действие позволяет получить хорошую фильтрацию выпрямленного напряжения при самых различных выпрямленных токах. Кроме того не редко требуется, чтобы выходное сопротивление фильтра было достаточно мало для тех переменных составляющих напряжений токов питаемой выпрямителями аппаратуры, которые замыкаются через фильтр. Иначе возможно возникновение «паразитных» обратных связей по цепям питания между различными блоками аппаратуры, питаемыми от общего выпрямителя.

Для получения малого выходного сопротивления фильтра конденсатор Г - образного фильтра должен быть достаточно велик. Увеличение этого конденсатора обеспечивает одновременно большее постоянство выходного напряжения выпрямителя, особенно при большем токе в нагрузки, а так же и при резких изменениях выходного тока или прохождении импульсов.

Для предварительного расчета предварительно берем величины и Во входном напряжении фильтра превалирует вторая гармоника переменного напряжения, питающего выпрямитель. Для нее при частоте 50 Гц реактивные сопротивления элементов фильтра будут соответственно равны Поэтому можно считать что реактивное сопротивление конденсатора пренебрежительно мало по сравнению с сопротивлением параллельной цепи, состоящей из сопротивления нагрузки и балластного сопротивления. Следовательно, переменные составляющие выпрямленного тока потекут через С, а его постоянные составляющие потекут через R.

Из графика зависимости коэффициента пульсации находим произведения (рис.4.), для проектируемого фильтра (для данного случая коэффициент пульсации равен 5% или 0,05, тогда

Рисунок 4 - График для определения произведения LC.

Эффективное значение второй гармоники обмотки тока находим из уравнения соответствующего члена ряда:

Ток второй гармоники, протекая через С, вызывает появление напряжения второй гармоники равно:

Считая приближенно, что пульсации определяются целиком напряжением второй гармоники, можно найти коэффициент пульсации на выходе Г - образного фильтра, который будет:

Для дальнейшего уменьшения коэффициента пульсации выпрямительного напряжения включаем второе дополнительное звено фильтра, после чего достигаем допустимого значения коэффициент 4,9%.

Если включить n-звеньев Г - образного фильтра и обозначить допустимый коэффициент пульсации , то можно получить требуемую величину произведения LC для каждого из звеньев при двухполупериодном выпрямлении:

Индуктивность дросселя фильтра принимаем равную 20 Гн, а емкость конденсатора 37 мкФ. В данной работе будем использовать электролитический конденсатор.

При расчете фильтра также необходимо определить величину балластного сопротивления, обеспечивающего работу на плоском участке нагрузочной характеристики выпрямителя.

Для частоты 50 Гц

Критический ток в балластном сопротивлении:

Заключение

В данном задании для нагрузки 10 Ом и выходным напряжением 12 В необходимо использовать выпрямительный диод Д2Г, с обратным напряжение 40В и прямым током 4 А, двух звеньевой Г-образный индуктивно-емкостный фильтр с L = 20 Гн и С = 37 мкФ, балластное сопротивление фильтра 18,9 кОм, значение критического тока 4,4 мА.

Интересное из раздела

Проектирование блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа
Электронно-лучевой осциллограф является наиболее универсальным измерительным прибором, позволяющим исследовать сложные электрические процессы, визуально наб ...

Компьютерные сети
Компьютеры уже прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, тем самым создавая необходимость в обеспечении их различн ...

История появления полупроводниковых интегральных схем
сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби продемонстрировал руководству три странных прибора - склеенные пчелиным воском на стеклянно ...